CN104834261A - 基于触发感应信号的家用电器及其监控系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于触发感应信号的家用电器，设有：触发感应模块，用于采集家电元件通电与否的状态信号；数据传输模块，用于接收来自触发感应模块的状态信号，并向控制中心发送用以进行家用电器工况的对比判断。同时，本发明也公开了一种家用电器的监控系统，包括：上述的家用电器；控制中心，接收来自所述家用电器的状态信号，根据状态信号进行家用电器工况的对比判断，再输出对比判断结果；客户端，接收来自控制中心的对比判断结果。另外，本发明还公开了一种家用电器的监控方法。

Description

基于触发感应信号的家用电器及其监控系统和方法

技术领域

本发明涉及家用电器及通信技术领域，尤其涉及一种基于触发感应信号的家用电器及其监控系统和方法。

背景技术

移动互联网是移动通讯和互联网融合的产物，继承了移动通讯技术随时随地随身和互联网分享、开放、互动的优势，是整合二者优势的“升级版本”，即运营商提供无线接入，互联网企业提供各种成熟的应用，至少可以解决以下问题：

(1)资讯、沟通、娱乐、手机上网、移动电子商务、java技术应用、导航等，应用更广泛；利用该项技术，将消费者、制造商、维修网点形成服务流程的可能性增加；

(2)根据“互联网女皇”、美国KPCB风险投资公司互联网分析师玛丽·米克尔最新报告显示，2013年中国智能手机用户数量已达3.54亿，超越美国成为世界上智能手机用户量最多的国家；

(3)移动流量则在继续迅猛增长，且现已占整个互联网流量的15％，有更多人在应用移动互联技术。

现有实现移动互联技术的家用电器，一般其本身就具有智能模块，其一般包括电源模块(将220V交流电源转化成智能模块所需的直流低压电源，如3～12V的直流电源)、微控制器单元(MCU，主要在嵌入式产品中运行控制程序，使产品按照预设的程序运行)、产品数据采集模块(采集电器部件内部的电压、电流信号，比如来自于温度感器的弱电信号)、执行模块(比如压缩机、照明灯、风扇等)。

现有的智能家电本身就具有电源模块，可以给家用电器各个控制模块提供电源，并且可以采集产品运行过程中各个部件的数据。由于目前智能家电自身具有电源模块(可以将220AV交流电转化为低电压直流电)，但电源系统需要就有很大的功率，以驱动所有家用电器上的部件，需要配备较大功率的变压器才能进行驱动。在此电源系统基础上将相关部件的信息通过微控制单元(MCU)进行数据采集与传输，实现整个产品的智能物联需要较高的成本。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种基于触发感应信号的家用电器及其监控系统和方法，解决在没有大功率低压电源模块、没有微控制器单元的家用电器中的数据采集、传输与处理；具体技术方案如下：

一种基于触发感应信号的家用电器，设有：

触发感应模块，用于采集家电元件通电与否的状态信号；

数据传输模块，用于接收来自触发感应模块的状态信号，并向控制中心发送用以进行家用电器工况的对比判断。

本发明的家用电器内没有微控制单元(MCU)或者不采用微控制单元(MCU)进行数据采集和传输，仅利用触发感应模块采集家电元件通电与否的状态信号，得到家电元件的启动和关闭运行时间，并通过数据传输模块将采集到的信号发送至控制中心，用于判断和分析家电元件是否运行正常。

其中，所述触发感应模块为用于采集家电元件上电压、电流或磁场的感应装置。本发明直接采集家电元件上的电压或电流信号，根据家电元件上电压或电流的通断状态，知晓该家电内部电器件的启动和关闭信息，从而得到它的运行工况。另外，还可以根据家电元件通电产生的磁场，采集对应的磁场信号，得到家电元件运行的状态信号。

优选的，所述的感应装置为电压传感器、电流传感器或磁场传感器。

本发明通过感知家电元件内导线的电压、电压或磁场等信号，判断与家电元件连接的电器件的运行工况，因此所述的家电元件为与做功元件直接相连的供电导线；电器件应当为家电内起关键作用的做功元件，例如冰箱和空调中的压缩机，做功元件的运行工况，可很大程度上体现家电是否运行正常。通常与做功元件连接有供电导线和信号线，本发明的家电元件是与做功元件直接相连的供电导线，用于向做功元件提供工作电压或电流，使得根据电压或电力信息，得到做功元件的运行工况。

同时，本发明还公开了一种家用电器的监控系统，包括：

上述的家用电器；

控制中心，接收来自所述家用电器的状态信号，根据状态信号进行家用电器工况的对比判断，再输出对比判断结果；

客户端，接收来自控制中心的对比判断结果。

家用电器采集的状态信号发送至控制中心，控制中心根据所述的状态信号转化相应的实时工况，并与当前状态信号相对应的稳定工况进行比较，得到所述的判断结果。根据所述的状态信号，可得到做功元件的运行和停机时间，即做功元件的实时工况，进一步可识别出家用电器的运行参数，并判别该运行参数是否处于预设的合理区间内；并将实时工况与稳定工况进行比较和分析，判断当前的运行数据是否与历史数据相匹配，分析当前的家电是否运行正常。

本发明中，稳定工况作为判断的依据，可以为服务商预设的运行工况，也可以是以往采集的历史稳定工况。

在判断和分析过程中，所述控制中心根据接收的状态信号以及家电所处的环境条件，识别出家电运行的实际参数，并输出至客户端。状态信号应与家电的使用情况相结合，例如家电的设定参数、所处的环境温度等，控制心中根据实际的环境参数，利用工况数据可识别出家电运行的实际参数，并将结果发送至客户端。

本发明中的客户端包括智能手机、智能手表、平板电脑、PC机或其他智能设备，可以为消费者所持有，也可以是家电制造商拥有。另外，控制中心可集成在客户端中，由客户端直接接收来自所述家用电器的状态信号，根据状态信号进行家用电器运行状况的对比判断，再输出对比判断结果。

另外，本发明还提供了一种家用电器的监控方法，包括以下步骤：

1)采集家电元件通电与否的状态信号并进行发送；

2)接收来自所述家用电器的状态信号，根据状态信号进行家用电器工况的对比判断；

3)将得到的对比判断结果推送至客户。

根据家用电器采集的状态信号，生成相应的实时工况，并与当前状态信号相对应的稳定工况进行比较，得到所述的判断结果。根据所述的状态信号，可得到做功元件的运行和停机时间，即做功元件的实时工况，进一步可识别出家用电机的运行参数，并判别该运行参数是否处于预设的合理区间内；并将实时工况与稳定工况进行比较和分析，判断当前的运行数据是否与历史数据相匹配，分析当前的家电是否运行正常。

在判断和分析过程中，利用接收的状态信号以及家电所处的环境条件，识别出家电运行的实际参数，并推送至客户。状态信号应与家电的使用情况相结合，例如家电的设定参数、所处的环境温度等，控制心中根据实际的环境参数，利用工况数据可识别出家电运行的实际参数，并将结果发送至消费者和/或制造商。

本发明具有以下几个方面的优点：

(1)解决了不具有低电压电源模块的家用电器的运行参数读取、收集、传输等技术问题，然后将这些运行参数进行辨识、分析，并利用已设或(和)历史经验数据形成的判据，对家用电器运行正常与否判别。

(2)根据产品传输，并通过监控系统及客户端，家用电器的使用者可以随时知晓家用电器是否处于正常运行范围内。

(3)根据监控系统及客户端，可以随时了解家用电器所处的环境，在发生恶劣故障(如家用电器热电阻产生的火灾危害等)通过预设的传感器进行数据传输，判定并报警。

附图说明

图1为家用电器内触发感应模块的工作原理图；

图2为监控系统的原理图。

具体实施方式

一种基于触发感应信号的家用电器，包括：用于采集家电元件通电信号的触发感应模块，用于接收触发感应模块采集的信号并向控制中心传输的数据传输模块，和用于向触发感应模块和数据传输模块提供工作电源的电源模块。

如图1所示，触发感应模块包括传感器(1…N)，图中的元器件(1…N)为做功元件，与做功元件连接的供电导线上设有传感器(1…N)，用于感应供电导线的通电状态，所有的传感器均接入信号采集传输装置，相当于上述的数据传输模块，将每个传感器采集到的信号发送至控制中心，用于进行家用电器内元器件工况的对比分析，判断家用电器是否运行正常。

做功元件为家用电器的核心部件，例如冰箱和空调内的压缩机以及热水器中的加热器等，做功元件的工况是否稳定，很大程度上决定家电是否运行正常。与做功元件连接的供电导线，用于向做功元件提供工作电流和电压，因此采集供电导线通电与否的状态信号，可感知做功元件的启动和停机时间，得到其运行过程中的实时工况。本实施例中，检测供电导线是否通电具有多种方式，常用的感应装置有电压传感器、电流传感器和磁场传感器，分别根据导线通电后的电压、电流或磁场，检测供电导线通电与否的状态信号。

另外，家用电器所处的环境，也会影响家电元件的运行状态，本发明中的触发感应模块还包括采用家用电器使用环境状况的传感器，例如温度传感器和湿度传感器等，用于采集家用电器所处环境的温度和湿度等信号。甚至还可以采集影像和声音信息，与家用电器的运行工况进行关联，也可用于做功元件的实时工况分析。同时，也可以根据所采集的环境数据，判断是否出现突发的恶劣故障，如家用电器热电阻产生的火灾危害等，进行报警提示。

数据传输模块，将触发感应模块采集到的状态信号以一定格式压缩成数据包，传输给家用电器产品外部的接收装置(如App客户端、云端服务器及控制中心等等)。数据传输可采取蓝牙、GPRS、Wifi、射频RFID、无线感应NFC、声波传输和光传输等方式。

电源模块，将家用电器的220V交流电转化为适于触发感应模块和数据传输模块使用的低压直流电。

如图2所示的监控系统，包括控制中心、客户端以及上述的家用电器。

控制中心，用于远程接收家用电器直接或间接发来的数据(直接是指远程计算机直接接收数据传输模块发送的数据包，间接是指经过控制中心收集如手机、手持设备等第三方设备，并通过云端服务器等途径发送的数据)，利用软件进行数据分析、整理、判断、报警及为家用电器制造商及使用者提供判断结果。

客户端包括智能手机、智能手表、平板电脑、PC机或其他智能设备，可以为消费者所持有，也可以是家电制造商拥有。可以实现将数据传输模块传输的数据包传输给控制中心，由控制中心进行存储、计算和分析，并接收控制中心发出的判断结果，使其知晓所有家电产品的实时运行情况。

基于上述的监控系统，其具体的监控方法如下：

控制中心根据家电触发感应模块采集的状态信号，获取家电内部做功元件的开启、关闭的时刻、运行时间与停机时间，以及家电当前的使用参数和环境参数。使用参数包括电冰箱内各个间室的温度、空调室出风与回风温度、热水器室进水及加热水箱内的水温等；环境参数为家用电器所处的环境温度等。

控制中心将接收到的实时工况数据，并根据当前的环境参数，提取储存的预设工况数据或历史数据，与实时工况数据进行比对分析，形成判定结果并输出至客户端。

预设工况数据为服务商根据家电的使用环境数据，设定的标准工况数据，该标准工况数据作为比对的依据，若在相同的使用环境下，实时的工况数据与标准工况存在较大差异，说明此时的做功元件出现异常。

历史数据为该家用电器以往收集的工况数据，也可作为工况比对的依据，若两者存在较大的差异，且未出现人为使用的情况时，说明此时的做功元件出现异常。

下面以188升双温冷藏冷冻箱为例，分别在环境温度10℃、16℃、25℃、32℃、38℃、43℃停开机的数据：

(1)从上表可以看出：由于在环境温度一定情况，电冰箱会形成一个稳定的停开周期(压缩机运转与停转时间)。比如在环境温度25℃时出现开30分钟停20分钟这样一种异常情况，排除用户开门或者放入较大热量的食物，而且这种异常持续，那么就有可能电冰箱产品自身制冷系统或者控制系统存在故障。

(2)虽然在电冰箱产品冷藏箱及冷冻箱内没有放置感应箱内温度的传感器探头，但是在已知环境温度的前提下，若压缩机的工况稳定，可根据压缩机的开停机时间，就能预判各个间室箱内的温度。

同样以188升双温冷藏冷冻箱为例，在消费者家中，产品已经3～5小时没有开门，此时冰箱不管内部存储多少食物，逐渐形成一个稳定停开周期：

(1)从上表可以看出，虽然存储食物多少不论，但是在关门之后运行一段时间后，压缩机开停机的时间进入一个稳定的数值，上表中基本是开20分钟左右，停机20分钟左右，这样就形成几个开停机相对稳定的周期；

(2)在远程控制中心得到如上表中稳定周期的停开时间后，就会列成历史数据形成判据，将第六个、第七个以及电冰箱运行的随后停开机情况进行比对辨识。一直到感应到消费者开门等行为时，历史数据判据失效，重新寻找周期稳定后的停开机数据，形成判据。这样周而复始，产品始终自身校准判据中，这样比较贴合产品使用实际情况。

下表是一组采集的工况数据，表示压缩机运转与停转时间的周期：

上述数据可以看出，在家用电器已经形成正常停开的情况下，在第三周期开始，明显开机时间延长而停机时间缩短，接下来几个周期都存在类似问题，如果出现在家用电冰箱上，一般可以辨识为电冰箱间室的门没有关严实，这样就可以在第五周期时监控系统发送消息给消费者，让消费者检查产品的运行状态。

Claims (10)

1.一种基于触发感应信号的家用电器，其特征在于，设有：

触发感应模块，用于采集家电元件通电与否的状态信号；

数据传输模块，用于接收来自触发感应模块的状态信号，并向控制中心发送用以进行家用电器工况的对比判断。

2.如权利要求1所述的家用电器，其特征在于，所述触发感应模块为用于采集家电元件上电压、电流或磁场的感应装置。

3.如权利要求2所述的家用电器，其特征在于，所述的感应装置为电压传感器、电流传感器或磁场传感器。

4.如权利要求1所述的家用电器，其特征在于，所述的家电元件为与做功元件直接相连的供电导线。

5.一种家用电器的监控系统，其特征在于，包括：

权利要求1～4任一项所述的家用电器；

控制中心，接收来自所述家用电器的状态信号，根据状态信号进行家用电器运行状况的对比判断，再输出对比判断结果；

客户端，接收来自控制中心的对比判断结果。

6.如权利要求5所述的监控系统，其特征在于，根据所述的状态信号转化为相应的实时工况，并与当前状态信号相对应的稳定工况进行比较，得到所述的判断结果。

7.如权利要求6所述的监控系统，其特征在于，所述控制中心根据接收的状态信号以及家电所处的环境条件，转化为相应的实时工况，提取对应的预设工况或历史数据进行比对，形成判定结果并输出至客户端。

8.一种基于权利要求1～4任一项所述家用电器的监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采集家电元件通电与否的状态信号并进行发送；

2)接收来自所述家用电器的状态信号，根据状态信号进行家用电器工况的对比判断；

3)将得到的对比判断结果推送至客户。

9.如权利要求8所述的监控方法，其特征在于，在步骤2)中，根据所述的状态信号生成相应的实时工况，并与当前状态信号相对应的稳定工况或历史数据进行比较，得到所述的判断结果。

10.如权利要求8所述的监控方法，其特征在于，在步骤2)中，利用接收的状态信号以及家电所处的环境条件，识别出家电运行的实际参数，并推送至客户。